Inspired by the swarming or flocking of animal systems we study groups of agents moving in unbounded 2D space. Individual trajectories derive from a ``bottom-up'' principle: individuals reorient to maximise their future path entropy over environmental states. This can be seen as a proxy for keeping options open, a principle that may confer evolutionary fitness in an uncertain world. We find an ordered (co-aligned) state naturally emerges, as well as disordered states or rotating clusters; similar phenotypes are observed in birds, insects and fish, respectively. The ordered state exhibits an order-disorder transition under two forms of noise: (i) standard additive orientational noise, applied to the post-decision orientations (ii) ``cognitive'' noise, overlaid onto each individual's model of the future paths of other agents. Unusually, the order increases at low noise, before later decreasing through the order-disorder transition as the noise increases further.


翻译:受动物系统的聚集或群集行为启发,我们研究了在无边界2D空间中移动的代理群体。个体轨迹来自“自下而上”的原则:个体重新定向以最大化其未来路径熵而不是环境状态。这可以看作是保持选项开放的代理,这个原则可能在不确定的世界中提供进化优势。我们发现,一个有序(共线)状态自然形成,以及无序状态或旋转群集;分别在鸟类、昆虫和鱼类中观察到类似的表现型。有序状态在两种形式的噪声下展示了有序-无序转换:(i)标准加性定向噪声,应用于决策后的定向(ii)“认知”噪声,叠加到每个个体对其他代理未来路径的模型上。不寻常的是,在低噪声下,顺序增加,然后在噪声进一步增加时通过有序-无序转换后减少。

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